CN218741257U - 一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统。系统包括第一固定床吸附塔、第二固定床吸附塔、吸收塔、第一进料泵、膜组件、第二进料泵、换热器、减压蒸发结晶器、沉降池、循环泵；第一固定床吸附塔顶部设有第一压缩机，第二固定床吸附塔顶部设有第二压缩机，第一压缩机和第二压缩机的出口分别连接吸收塔，吸收塔内设有喷淋装置及填料层，第一进料泵连接喷淋装置，吸收塔顶部设有废气排放口，底部设有排液管连接至膜组件，透过口连接至沉降池，透余口连接至第二进料泵，与来自循环泵的料液经换热器后一同汇入减压蒸发结晶器。整套工艺系统大大提高了原子利用率，尾气绿色化处理的同时副产固载化三氟甲基磺酸，符合可持续发展的要求。

Description

一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统

技术领域

本实用新型属于绿色化工尾气处理领域，尤其涉及一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统。

背景技术

固载化三氟甲基磺酸，需要将物理吸附的三氟甲基磺酸通干燥N₂除掉，此时尾气里含有少量三氟甲基磺酸以及未除尽的溶剂蒸气，现有的技术是直接溶于大量碱液中，造成溶剂和大量三氟甲基磺酸的浪费，且处理量大，极大降低了原子利用率、增加了废气处理成本，对环境不友好，不符合当下绿色化学和可持续发展要求。因此必须改进工艺，使原子利用率得到提高。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统，使尾气得到绿色环保处理，大大减少碱液的用量，并且副产高附加值固载化三氟甲基磺酸产品和回收三氟甲基磺酸钾，降低成本的同时提高额外的经济效益。

一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统，包括第一固定床吸附塔、第二固定床吸附塔、吸收塔、第一进料泵、膜组件、第二进料泵、换热器、减压蒸发结晶器、沉降池、循环泵；

第一固定床吸附塔顶部设有第一压缩机，第二固定床吸附塔顶部设有第二压缩机，

第一压缩机和第二压缩机的出口分别连接吸收塔，吸收塔内设有喷淋装置及填料层，第一进料泵连接喷淋装置，吸收塔顶部设有废气排放口，底部设有排液管连接至膜组件，透过口连接至沉降池，透余口连接至第二进料泵，与来自循环泵的料液经换热器后一同汇入减压蒸发结晶器。

所述的第一固定床吸附塔、第二固定床吸附塔的操作温度为150 ℃。

所述的第一固定床吸附塔、第二固定床吸附塔的填料为二氧化硅材料。

所述的吸收塔采用醋酸钾溶液作吸收液，所述第一进料泵为醋酸钾溶液的进料泵。

所述的减压蒸发结晶器包括蒸发室、结晶室，蒸发室的顶部设有蒸汽排放口和蒸汽压缩机，蒸发室的底部设有中央降液管，结晶室的底部设有三氟甲基磺酸钾出料口。

本实用新型的有益效果是：

1）采用固定床反应吸附双塔系统，并且内部填料为二氧化硅材料，使尾气中的大部分三氟甲基磺酸发生化学吸附，将三氟甲基磺酸基团固载在二氧化硅材料表面，副产固载化三氟甲基磺酸产品，大大提高原子利用率，减压脱附物理吸附的三氟甲基磺酸和溶剂，提高产品质量；

2）吸收塔中采用醋酸钾水溶液作吸收液，全部吸收三氟甲基磺酸和绝大部分溶剂，使废气达标排放，并生成副产品三氟甲基磺酸钾料液；

3）膜组件的设置使料液进一步浓缩并分离出水和溶剂，此时三氟甲基磺酸钾溶液的浓度大大提升，沉降池的设置使溶剂得到回收利用，解决废水污染问题；

4）减压蒸发结晶器的设置降低能耗，通过减压蒸发除掉醋酸杂质，提高三氟甲基磺酸钾质量，增加了额外的经济效益。

附图说明

图1是含三氟甲基磺酸尾气处理工艺系统的一种结构示意图，

图中：第一压缩机1、第一固定床吸附塔2、第二压缩机3、第二固定床吸附塔4、吸收塔5、喷淋装置6、填料层7、第一进料泵8、膜组件9、第二进料泵10、气液换热器11、蒸汽压缩机12、减压蒸发结晶器13、蒸发室14、结晶室15、沉降池16、有机层17、水层18、循环泵19、中央降液管20。

图2是吸附剂二氧化硅和副产物固载化三氟甲基磺酸的红外表征图。

具体实施方式

三氟甲基磺酸的固载，有多种载体材料可供选择。但是二氧化硅材料比表面积较大，表面含有丰富硅羟基，三氟甲基磺酸在150 ℃下，与二氧化硅表面的硅羟基发生反应，将三氟甲磺酸基团接枝在二氧化硅表面，生成固载化三氟甲基磺酸产品。因此可将尾气中所含相当量的三氟甲磺酸，用二氧化硅材料化学吸附，可在尾气处理的同时，副产固载化三氟甲基磺酸产品。

固定床吸附塔，是应用最为广泛的吸附设备，结构简单、加工容易、操作方便灵活，内部填料易于回收。固定床的吸附过程与再生过程通常在两个吸附塔内交替进行，吸附剂的再生，通入干燥氮气减压操作，可将物理吸附的溶剂和三氟甲基磺酸去除。

三氟甲基磺酸钾，可用于研究聚环氧乙烷电解质中的混合碱效应和短程相互作用以及玻璃碳在超酸性介质中的电化学行为特性，具有良好的商业价值，现有技术通过碳酸钾中和温热的三氟甲基磺酸水溶液制得。

膜分离是一个高效的分离过程，工艺过程简单，能耗低，易操作，应用范围广泛，常应用于纯水的制备，透过物为溶剂和水，截留物为溶质，达到浓缩溶液的目的。

减压蒸发结晶，集减压、蒸发、结晶操作为一体，简化工艺，降低能耗，提高晶粒质量。

本实用新型综合以上设备，提供了一种含三氟甲基磺酸尾气处理工艺系统，实现尾气的绿色环保处理同时，副产固载化三氟甲基磺酸产品及三氟甲磺酸钾，符合当下绿色化学和可持续发展的要求。

以下结合附图和实施例来对本发明做进一步的阐述。

如图1所示，一种含三氟甲基磺酸尾气处理工艺系统，该系统第一压缩机1、第一固定床吸附塔2、第二压缩机3、第二固定床吸附塔4、吸收塔5、喷淋装置6、填料层7、第一进料泵8、膜组件9、第二进料泵10、气液换热器11、蒸汽第一压缩机12、减压蒸发结晶器13、沉降池16、循环泵19、中央降液管20。

含三氟甲基磺酸的尾气，输送到固定床吸附反应双塔系统中，通过开关相应阀门，一个塔常压化学吸附，则另一个塔减压物理脱附，每个塔顶部设有压缩机，未反应的三氟甲基磺酸和溶剂气体得到富集，输送至吸收塔5，吸收塔5内设有喷淋装置6及填料层7，第一进料泵8连接喷淋装置6，吸收塔5顶部设有废气排放口，底部设有排液管连接至膜组件9，膜组件的透过口连接至沉降池16，膜组件的透余口连接至第二进料泵10，与来自循环泵19的料液经换热器11加热后一同汇入减压蒸发结晶器13，减压蒸发结晶器13顶部设有蒸汽排放口和蒸汽压缩机12，减压蒸发结晶器13内设有中央降液管20，底部设有三氟甲基磺酸钾出料口。

实施例

该系统的主要运行方式是将含有三氟甲基磺酸和溶剂的尾气输送至固定床反应吸附双塔系统（第一固定床吸附塔2、第二固定床吸附塔4）内，该系统操作为一个塔常压吸附，则另一个塔减压脱附，通过切换阀门则常压塔切换为减压脱附，减压塔切换为常压吸附。塔内填料为二氧化硅材料，与三氟甲基磺酸在150℃下发生化学吸附，机理如下式所示：

将三氟甲基磺酸基团固载在二氧化硅材料表面，当吸附达到饱和后，切换尾气和新鲜干燥氮气的开关阀门，减压操作，使极少量物理吸附的三氟甲基磺酸和溶剂脱附，塔内填料则产出为稳定的固载化三氟甲基磺酸产品。其中吸附剂二氧化硅和副产物固载化三氟甲基磺酸的红外表征如图2所示。

两座塔顶部分别设有第一压缩机1、第二压缩机3，将减压塔出来的尾气加压至常压，与常压塔出来的尾气混合输送至吸收塔5内。醋酸钾吸收液经第一进料泵8泵入吸收塔5内，塔内设有喷淋装置6和填料层7，醋酸钾与剩余的三氟甲基磺酸反应，生成三氟甲基磺酸钾和醋酸，尾气中的溶剂也被富集，经过吸收的气体从塔顶达标排放，富集液从塔顶排出，送至膜组件9，进行反渗透。透过物为水和溶剂，被送至沉降池16，有机溶剂和水发生水油分离，其中有机溶剂层17，水层18，对上层有机溶剂干燥后进行回收利用。反渗透后的透余物为浓缩三氟甲基磺酸钾和醋酸溶液，由第二进料泵10送至换热器11，经蒸气加热后再送至减压蒸发结晶器13，在蒸发室14内，水部分汽化后产生过饱和度，过饱和溶液经中央降液管20流至结晶室15底部。在结晶室内，三氟甲基磺酸钾发生结晶，从塔底产品出料口排出，结晶器顶部设有蒸汽第一压缩机12，用以减压蒸发操作，抽出醋酸蒸气。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种含三氟甲基磺酸尾气处理系统，其特征在于，包括第一固定床吸附塔（2）、第二固定床吸附塔（4）、吸收塔（5）、第一进料泵（8）、膜组件（9）、第二进料泵（10）、换热器（11）、减压蒸发结晶器（13）、沉降池（16）、循环泵（19）；第一固定床吸附塔（2）顶部设有第一压缩机（1），第二固定床吸附塔（4）顶部设有第二压缩机（3），第一压缩机（1）和第二压缩机（3）的出口分别连接吸收塔（5），吸收塔（5）内设有喷淋装置（6）及填料层（7），第一进料泵（8）连接喷淋装置（6），吸收塔（5）顶部设有废气排放口，底部设有排液管连接至膜组件（9），透过口连接至沉降池（16），透余口连接至第二进料泵（10），与来自循环泵（19）的料液经换热器（11）后一同汇入减压蒸发结晶器（13）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第一固定床吸附塔（2）、第二固定床吸附塔4的操作温度为150 ℃。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第一固定床吸附塔（2）、第二固定床吸附塔（4）的填料为二氧化硅材料。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的吸收塔（5）采用醋酸钾溶液作吸收液，所述第一进料泵（8）为醋酸钾溶液的进料泵。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的减压蒸发结晶器（13）包括蒸发室（14）、结晶室（15），蒸发室（14）的顶部设有蒸汽排放口和蒸汽压缩机（12），蒸发室（14）的底部设有中央降液管（20），结晶室（15）的底部设有三氟甲基磺酸钾出料口。

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